Marco teórico: Un oscilador a cristal es básicamente un oscilador de circuito sintonizado que
usa un oscilador de cristal piezoeléctrico como circuito tanque resonante.
La analogía con los circuitos RLC se hace inevitable (aunque frente a esta comparación, el cristal piezoeléctrico presenta mayor estabilidad de frecuencia,
es decir, un pico de resonancia más estrecho que el que podríamos obtener empleando componentes electrónicos comunes).
Si bien el modelo del circuitos RLC Serie surge a priori como el indicado para describir el fenómeno, algunas
consideraciones acerca del montaje experimental dan lugar a otro modelo algo similar, el de un circuito RLC montado en Paralelo con un
capacitor. Tal como se muestra a continuación:
Cuando el cristal no está vibrando, es equivalente a una capacidad Cp por estar compuesto de dos placas de metal separadas por un dieléctrico. Cp, recibe el nombre de capacidad del encapsulado.
La inductancia L1 y la capacitancia Cs representan los equivalentes eléctricos de la masa y el
comportamiento del cristal, mientras que la resistencia R es un equivalente eléctrico de la fricción interna de la estructura del cristal.
La capacitancia en paralelo Cp representa la capacitancia debida al montaje mecánico del cristal.
Debido a que las perdidas del cristal, representadas por R, son
pequeñas, el Q (factor de calidad) equivalente del cristal es alto, por lo general de 20,000. Se pueden lograr valores de Q de casi 106 usando cristales.
El circuito eléctrico equivalente mostrado anteriormente, puede tener dos frecuencias resonantes.
Una condición resonante sucede cuando las reactancias de la rama serie RLC son iguales (y opuestas). Para esta condición, la impedancia resonante en serie es muy baja (igual a R).
La otra condición resonante sucede a una frecuencia mas alta, cuando la reactancia de la rama resonante serie es igual a la reactancia del condensador Cp.
Esta es una resonancia paralela o condición antiresonante del cristal.
A dicha frecuencia, el cristal proporciona una impedancia muy alta al circuito externo.
En la siguiente figura se muestra la impedancia del cristal en función de la frecuencia del cristal.
Para usar adecuadamente el cristal, debe estar conectado en un circuito que seleccione la baja impedancia en el modo de operación resonante en serie o alta impedancia en el modo de operación antiresonante.
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